바닥핵 기능과 손상 : basal ganglia

바닥핵 기능과 손상 : basal ganglia

바닥핵(basal ganglia)은 대뇌반구(hemisphere), 사이뇌(diencephalon), 그리고 중간 뇌(midbrain) 속에 깊이 존재하는 수많은 신경핵 덩어리들이 존재하는 회색질 덩어리들이다. 줄무늬체(corpus striatum)와 편도체(amygdaloid capsule)에 의해 분리되어 있다. 구조적으로는 렌즈핵(lenticular nucleus)고 꼬리핵(caudate nucleus)로 나눈다. 렌즈핵은 양쪽으로 볼록한 렌즈모양이며, 안쪽 창백핵(globus pallidus)과 바깥쪽 조가비핵(putamen)으로 나누어진다.

 

 

 

기능적으로는 바깥피라미드계통(extrapyramidal system)의 최고중추가 된다. 또한 정상적인 운동기능과 밀접한 관계가 있다. 줄무늬체의 일부 또는 전부가 손상되면 떨림(tremor), 무도병(chorea) 등의 불수의운동(involuntary movement)나 운동감소(hypokinesia), 운동불능(akinesia) 등의 운동장애(disorders of movement), 그리고 근육경직(muscle rigidity) 등 자세와 근육긴장도의 이상(disorders of posture and muscle tone)이 유발된다. 또한 중간뇌의 흑색질(substantia nigra)이나 사이뇌의 일부인 시상밑핵(subthalamic nucleus)이 손상된 경우에도 이와 같은 운동기능의 이상이 초래된다. 따라서 기능적인 바닥핵(functional basal ganglia)으로 줄무늬체, 흑색질 및 시상밑핵을 합쳐서 명칭된다.

 

 

바닥핵의 구조

줄무늬체(선조체, corpus striatum)

• 꼬리핵(미상핵, caudate nucleus)

• 조가비핵(피각, putamen)

 

창백(담창, globus pallidus)

• 백핵(담창구, globus pallidus)

• 쪽분절(내핵, internal or medial segment)

• 쪽분절(외핵, external or lateral segment)

 

흑색질(흑질, substantia nigra)

• 그물부분(망상부, pars reticulata)

• 치밀부분(치밀부, pars compacta)

 

시상밑핵(시상하핵, subthalamic nucleus)

 

 

 

 

바닥핵 - 줄무늬체(corpus striatum)

줄무늬체는 해부학적으로는 꼬리핵과 렌즈핵으로 나뉘다. 이 두 구조를 합쳐 선조(striatum)이라고 부르며, 계통발생학적으로 나중에 나타난 구조이기 때문에 새선조(neostriatum)이라고 한다. 창백핵은 옛선조(paleostriatum)라고 부른다. 편도체는 원시선조(archistriatum)라고 부른다. 흑색질은 중간뇌의 뒤판쪽에 위치한 치밀부분(pars compacta)과 그물부분(pars reticulata)로 나누어진다. 멜라닌(melanin)과 도파민(dopamine)을 함유하고 있다. 시상밑핵(subthalamic nucleus)은 몸운동기능과 관련이 있는 줄무늬체와 흑색질 및 시상밑핵을 임상적으로 흔히 바깥피라미드로(추체외로계)라고 부르기도 한다.

 

렌즈핵

바깥쪽의 조가비핵(피각, putamen)과 안쪽의 창백핵(담창구, globus pallidus)으로 나뉘어지고, 창백핵은 다시 안쪽분절(내핵, internal or medial segment)과 가쪽분절(외핵, external or lateral segment)로 세분된다.

 

꼬리핵

머리, 몸통, 꼬리의 세부분으로 구성된다. 꼬리핵머리(미상핵두, head of caudate nucleus)와 꼬리핵몸통(body of caudate nucleus), 그리고 편도체에서 끝나는 꼬리핵꼬리(tail of caudate nucleus)로 구성된다.

 

 

 

 

바닥핵 - 편도체(amygdala)

꼬리핵꼬리가 여기에 끝나며 공포를 느낄 때 심장박동수, 혈압, 피부색, 호흡속도 등을 변화시킬 수 있다. 사회적 위치에 맞는 적절한 행동을 하도록 조절하는 편도체는 연결과 기능 모두 줄무늬체보다는 둘레계통과 좀 더 밀접한 연관이 있기 때문에 둘레계통의 일부로 분류된다.

 

흑색질과 시상밑핵(subthalamic nucleus)

흑색질(substantia nigra)은 근육긴장에 관여하며 대뇌겉질, 척수, 시상하부, 바닥핵과 연결된다. 멜라닌이 풍부한 세포가 뒤쪽에 위치는 치밀부분과 섬유가 풍부한 배쪽의 그물부   분으로 나누어진다. 신경세포는 감마아미노부티르산을 신경전달물질로 함유하고 있다고 알려져 있다.

 

 

 

 

바닥핵의 기능

줄무늬체의 연결

줄무늬체는 들신경섬유를 받는 입력부(input portion)라고 할 수 있다. 창백핵은 줄무늬체에서 오는 입력을 받아 이를 시상을 거쳐 대뇌겉질로 중개해 주는 출력부(output portion)라고 할 수 있다. 흑색질의 그물부분 역시 출력부이다. 

 

① 들신경 연결
줄무늬체는 대뇌겉질(cerebral cortex), 시상(thalamus), 흑색질, 편도체, 뇌줄기의 솔기핵 등 여러 구조에서 들신경섬유를 받는다.

 

② 날신경 연결
줄무늬체 날신경섬유는 바닥핵(basal ganglia)의 창백핵과 흑색질 그물부분으로 보낸다.

 

창백핵의 연결

① 들신경 연결
창백핵은 바닥핵의 줄무늬체와 시상밑핵에서 들신경섬유를 받는다.

 

② 날신경 연결
바닥핵의 창백핵과 흑색질 그물부분에서는 시상과 시상밑핵 및 뇌줄기로 날싱경섬유를 보낸다.

 

줄무늬체 운동계

줄무늬체(extrapyramidal) 운동계는 몸운동 활동의 시작과 실행하는 역할을 하고, 특히 수의운동의 시작과 수의운동과 관련된 자세조절과 움직임을 실행시킨다. 줄무늬체에서 창백핵과 흑색질의 구성에 GABA는 중요한 신경전달물질이다. 시상밑핵은 창백핵에 흥분성글루타민성 섬유를 구성한다.

 

바닥핵의 고리

바닥핵은 날신경 연결은 주로 시상의 가쪽배쪽핵(VL)-앞배쪽핵(VA)복합체-보조운동영역(SMA)-일차운동겉질(M)로 이어진다.

 

① 주운동고리
주운동고리의 주고리는 줄무늬체-창백안쪽분절-시상(가쪽배쪽핵(VL), 앞배쪽핵(VA), 중앙중간핵(CM))-보안운동영역-일차운동역역-줄무늬체를 잇는 고리이다.

 

② 인지고리
인지고리는 대뇌겉질(앞이마겉질)-줄무늬체-흑색질 그물부분-시상-앞이마겉질(prefrontal cortex)-일차운동영역을 잇는 고리이다.

 

③ 둘레고리
감정을 표현하고 운동기능과 관련되는 것으로 추측된다.

 

④ 눈돌림고리
꼬리핵의 몸통(body)-창백핵 안쪽분절-흑색질 그물부분-시상 앞배쪽핵(VA)과 등쪽안쪽핵(MD)-앞눈운동역역으로 투사되는 눈돌림고리도 있다. 시각자극과 연결된 눈돌림과 목 부분의 운동에 영향을 준다.

 

바닥핵의 손상

운동과다질환(hyperkinetic disorder)

지나치게 강력하고 비정상적인 운동이 일어나는 병(무도병, 무정위운동, 발리즘 등)

 

① 무도병(chorea)
자신의 의지와는 관계없는 불수의적 운동이 마치 목적이 있는 운동처럼 활기있고 우아한 연속적인 동작으로 나타남

 

② 편발리즘(hemiballism)
신체의 한쪽에 국한된 불수의운동. 대개 격렬하게 팔다리를 휘두르는 불수의적운동이 나타남

운동감소질환(hypokinetic disorder)

운동이 일어나지 않거나 느려지는 병

 

① 무정위운동(athetosis)
느린비틀린운동은 구부러지고 뒤틀고 몸부림치는 느린 물결 모양의 동작들이 특징으로 나타남

 

② 근긴장이상(systonia)
느리고 길게 지속되며 꼬이는 불수의적인 운동 및 자세가 특징임

파킨슨병(Parkinson's disease)

운동과다질환임 동시에 운동감소질환이다. 흑색질에서의 신경세포변성과 관련이 있으며 흑색질의 신경세포가 변성되면 줄무늬체에서 분비되는 신경전달물질인 도파민의 양이 감    소한다. 그 결과 줄무늬체에 있는 연접이후신경세포에 존재하는 도파민 수용체의 과민현상이 나타남.

 

① 떨림(Tremor)
잠이 들면 떨림은 사라진다. 활동떨림과는 구별해야 한다. 수의운동이 일어날 경우에는 사라지는 안정 시 떨림이다.

 

② 경축(Rigidity)
만일 떨림이 있다면 근육의 저항 때문에 일련의 경련적인 운동을 의미하는 톱니바퀴경축이 나타난다.

 

③ 운동완만(Bradykinesis)
운동을 시작하는데 곤란을 겪는 운동불능증과 새로운 운동을 시행하는데 곤란을 겪는 증상이 나타난다.

 

④ 자세장애(Postural disturbance)
구부정하게 팔을 굽힌 채 서 있는다. 종종걸음을 걷다가 멈추지 못하는 경우가 있다. 균형을 유지하기 위하여 발을 질질 끌며 걷는 것이다.